三相異步電動機調速方法有多種,其中主要有變極調速、變滑差調速和變頻調速。變滑差調速包括串級調速、降壓調速和繞線式異步電動機串電阻調速。
變極調速是指改變繞組的連接方式,從而改變電動機的極數,從而保證三相異步電動機的轉速能夠改變。同時,變極調速是一種步進調速。調速方式有三種:y-yy、d-yy、順序y-逆y,y-yy調速為恒轉矩調速,其餘兩種調速為恒功率調速。在調整換極速度時,應調整兩相接線,以确保速度調整後不會偏離電機的方向。
目前,變頻調速是我國大力提倡的主要調節技術。它能使高速達到無級高速的目的,同時能與恒轉矩和恒功率負載相協調。
與其它方法相比,三相異步繞線轉子電動機的調速方法簡單,易于實現。但在調速過程中,并非一帆風順,存在着不同程度的問題。低速時穩定性差,特性不明顯。同時,轉子銅耗量很大,降低了電機運行效率。級聯高速方式改善了這一缺陷,但其設備比前者複雜。
三相異步電動機的調速特性适用于風機類場合,或滑轉率較高的機械中。同時,在傳動中要保證具有反饋效果的控制系統。
變頻器是将電壓和固定頻率轉換為可變電壓和頻率。為了實現電機上電壓和頻率的相互轉換,首先要将電壓的交流電轉換成直流電。這個機械過程叫做矯正。把直流電轉換成交流電的過程稱為逆變器,把直流電轉換成交流電的機器稱為逆變器。逆變器的頻率和電壓可以重新調整,稱為逆變器。變頻器輸出的波形與正弦波相似。其主要目的是調節三相異步電動機的轉速,所以也可以稱之為高速裝置。
(一)液力偶合器調速方法
液力偶合器是一種液壓傳動裝置,一般由泵輪和水輪機組成。它們統稱為工作輪,置于密封殼中。殼内充滿一定量的工作液。當泵輪由原動機驅動旋轉時,其中的液體由葉片驅動旋轉。當它在離心力作用下沿泵輪外圈進入渦輪時,渦輪葉片向同一方向推動,帶動生産機械。液力偶合器的功率傳遞能力與殼體的相對填充量一緻。在工作過程中,改變充液量可以改變車鈎渦輪轉速,實現無級調速。該方法适用于風機、泵的調速。
其特點如下:
(1)結構簡單,工作可靠,使用維護方便,成本低;
(2)控制調節方便,易于實現自動控制。
(3)功率适應範圍廣,能滿足幾十千瓦到幾千千瓦不同功率的需要;
(4)體積小、容量大;
(二) 電磁調速電動機的調速方法電磁調速電機由籠型電機、電磁滑動離合器和直流勵磁電源(控制器)組成。直流勵磁電源功率小,一般由單相半波或全波晶閘管整流器組成。通過改變晶閘管導通角可以改變勵磁電流的大小。
電磁調速電機特點:
(1)平滑無級調速;
(2)速度損失大,效率低。
(3)電網的非諧效應;
(4)裝置結構和控制電路簡單、可靠、易于維護;
該方法适用于中、小功率、要求平滑、短期低速運行的生産機械。
(三)定子調壓調速方法
當電機定子電壓改變時,可以得到不同的轉速。由于電動機的轉矩與電壓的平方成正比,最大轉矩下降很大,其轉速範圍很小,這使得一般的籠型電動機難以應用。采用轉子電阻值較大的籠型電動機,如調壓調速專用的力矩電動機,或在繞線電動機上串接頻敏電阻器。為了擴大穩定運行範圍,在調速大于2:1時應采用反饋控制,以達到自動調速的目的。
調壓調速的主要裝置是提供電壓變化的電源。目前常用的調壓方法有串聯飽和電抗器、自耦變壓器和晶閘管調壓。最佳的電壓調節方式是晶閘管。
調壓調速特點:
(1)調壓調速電路簡單,易于實現自動控制;
(2)調壓過程中,轉子電阻以加熱形式消耗傳遞差動功率,效率低。
調壓調速一般适用于100kW以下的生産機械。
(四)繞線電機轉子串電阻調速方法
繞線式異步電動機轉子串接附加電阻,使電動機的轉差率增大,電動機低速運行。串聯電阻越高,電機轉速越低。該裝置簡單,控制方便,但滑差功率以加熱形式消耗在電阻上。它是一種具有軟機械特性的步進調速。
(五)串級調速法串級調速是指在繞線電動機的轉子回路中加入可調的附加電動勢,改變電動機的轉差率,達到調速的目的。串級調速可分為電機串級調速、機械串級調速和晶閘管串級調速。
一般多采用晶閘管串級調速,其特點如下:
(1)裝置的容量與轉速範圍成正比,節省了投資。适用于70%-90%額定轉速範圍内的生産機械;
(2)晶閘管串級調速功率因數低,諧波影響大。
該方法适用于風機、水泵、軋機、礦井提升機和擠出機。
(3)調速過程中的滑損能高效地反饋到電網或生産機械;
(4)調速裝置故障時,可切換至全速運行,避免停機;
(六)頻率控制方法變頻調速是改變電動機定子電源頻率f,從而改變其同步轉速的一種方法。變頻調速系統的主要設備是提供變頻電源的變頻器。變頻器可分為交-直-交變頻器和交-交變頻器。目前,交-直-交變頻器在我國得到了廣泛的應用。
其特點是:
(1)應用範圍廣,可用于籠型異步電動機;
(2)技術複雜,成本高,維護困難。
該方法适用于精度高、調速性能好的場合。
(3)效率高,調速過程無附加損耗;
(4)速度範圍大,特性硬,精度高;
(七)變極對數調速法
這種調速方法是改變定子繞組的連接方式,改變籠型電動機的極對P,達到調速的目的。其特點如下:
(1)無滑損,效率高;
(2)有分步調速,相差較大,無法實現平穩調速;
(3)力學性能硬,穩定性好;
(4)可與調壓調速、電磁滑動離合器配合使用,使調速平穩高效
本方法适用于金屬切削機、電梯、起重設備、風機、水泵等無無級調速的生産機械。
(5)接線簡單,控制方便,價格低廉。
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